Իտրիում

Կաղապար:Քիմիական տարր Կաղապար:Պարբերական համակարգի տարր Իտրիում (Կաղապար:Lang-lat), Y, պարբերական համակարգի 5-րդ պարբերության 3-րդ խմբի քիմիական տարր։ Կարգահամարը 39 է, ատոմական զանգվածը՝ 88,9059:

Ունի մեկ կայուն իզոտոպ՝ ⁸⁹Y: Արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներից արժեքավոր են ⁹¹Y (T_1/2=57,5 օր) և ⁹⁰Y (T_1/2= 64,24 ժ)։

Ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը 4d⁵s² է։ Բազմաիզոտոպային տարր է, բնության մեջ գտնվում է միայն մեկ ստաբիլ իզոտոպը՝ ⁸⁹Y:

Պատմություն

Յոհան Գադոլին

1794 թվականին ֆին քիմիկոս Յոհանը իտտերբիտ հանքանյութից օքսիդը, որը նա անվանեց իտրիում։ 1843 թվականին Կ. Գ. Մոսանդերը ապացուցեց, որ այս օքսիդը իսկապես իտրիումի օքսիդի, էրբիումի և տերբիումի խառնուրդն է, և այդ խառնուրդից առանձնացրեց Y₂O₃-ը։ Մետաղական իտրիումը, որը պարունակում էր էրբիում, տերբիում և այլ լանթանոիդներ, առաջին անգամ ստացվել է 1828 թվականին Վելերոմի կողմից։

Բնությոն մեջ

Իտրիումը լանթանի քիմիական անալոգն է: Այն համարյա միշտ պարունակվում է լանթանոիդների և հանքային խառնուրդների հետ։ Ծովում նրա պարունակությունը կազմում է 0,0003 մգ/լ։ Իտրիումի գլխավոր հանքանյութերն են քսենոտիմը՝ YPO₄-ը, գադոլինիտը Y₂FeBe₂Si₂O₁₀։

Պարունակությունը երկրակեղևում 2,8-10⁻³ % է (ըստ կշռի)։

Հանքավայրեր

Իտրիումը առավել տարածված է Ճապոնիայում, Ավստրալիայում, Կանադայում, ԱՄՆ-ում, Հնդկաստանում, Բրազիլիայում, Մալազիայում։

Ստացում

Ստացվում է օքսիդը (Y₂O₃) մագնեզիումի ներկայությամբ կալ ցիումով վերականգնելիս։ Իտրիումի միացությունները ստացվում են այլ հազվադեպ հանդիպող մետաղների խառնուրդների էքստրակցիայից և իոնափոխանակմամբ։ Մետաղական Y ստանում են իտրիումի անջուր հալոգենիդների վերականգնմամբ լիթիումով կամ կալցիումով, խառնուրդի հետագա թորմամբ։ Իտրիումը նաև հեշտ է ստացվում մեխանիկական մշակման արդյունքում։

Ֆիզիկական հատկություններ

Իտրիումը բաց մոխրագույն մետաղ է։ Գոյություն ունի երկու բյուրեղակա մոդիֆիկացիաների ձևով՝ α-Y և β-Y: Անցման ջերմաստիճանը՝ α↔β 1482 °C: Հալման ջերմաստիճանը 1528 °C, իսկ եռման ջերմաստիճանը՝ 3320 °C, խտությունը՝ 4472 կգ/մ³։ Սովորական պայմաններում կայուն է։ Իտրիումը հեշտ է ենթարկվում մեխանիկական ձևափոխման։

Քիմիական հատկություններ

Իտրիումը լանթանի քիմիական անալոգն է։ Իտրիումը բաց օդում անկայուն է։ Այն թթվածնի հետ շփվելիս պատվում է պաշտպանական թաղանթով։ Օդում տաքացնելու դեպքում պատվում է օքսիդ կամ նիտրիդի թաղանթով, որը պաշտպանում է նրան հետագա օքսիդացումից մինչև 1000 °C: 370-425 °C ում իտրիումը պատվում է օքսիդային սև թաղանթով։

Ինտենսիվ օքսիդացումը սկսվում է 750 °C-ում։ Իտրիումը բարձր ջերմության պայմաններում փոխազդում է հալոգենների, ջրածնի, ազոտի, ծծմբի և ֆոսֆորի հետ։ Ազատ վիճակում իտրիումի օքսիդի բյուրեղները Y₂O₃ անգույն են, հիդրոսկոպիկ և օդից կլանում են ածխաթթու գազը։ Այն ունի թույլ արտահայտված քիմիական հատկություններ. պրակտիկորեն ջրում չի լուծվում, լուծվում է թթուներում։ Իտրիումի հիդրօքսիդը (III) չի լուծվում ջրում, ունի թույլ հատկություններ։ Փոխազդում է օդի թթվածնի հետ։

$𝖸\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }{𝖸}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Իզոտոպներ

Ունի մեկ կայուն իզոտոպ՝ ⁸⁹Y: Արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներից արժեքավոր են ⁹¹Y (T_1/2=57,5 օր) և ⁹⁰Y (T_1/2= 64,24 ժ)։ Ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը 4d⁵s² է։ Բազմաիզոտոպային տարր է, բնության մեջ գտնվում է միայն մեկ ստաբիլ իզոտոպը՝ ⁸⁹Y:

Իզոտոպներ	Կայունություն	Տրոհման էներգիա ՄէՎ	Սպին	Տրոհում	Հաճախականություն %
77Y	63 ms	11,0		K/β+ = 100
79Y	14,8 s	7,1 (K/β+), 1,3 (Kp)	(5/2+)	K/β+ = 100, Kp = ?
80Y	35 s	9,1	(3,4,5)	K/β+ = 100
81Y	70,4 s	5,51	(5/2+)	K/β+ = 100
82Y	9,5 s	7,82	1+	K/β+ = 100
83Y	7,08 min	4,47	(9/2+)	K/β+ = 100
83m1Y	2,85 min	4,532 (K/β+), 0,062 (IT)	(3/2−)	K/β+ = 60, IT = 40
84Y	4,6 s	6,49	1+	K/β+ = 100
84m1Y	39,5 min	6,49	(5−)	K/β+ = 100
85Y	2,68 h	3,25	(1/2) -	K/β+ = 100
85m1Y	4,86 h	3,27 (K/β+), 0,02 (IT)	9/2+	K/β+ = 100, IT < 2 × 10−3
86Y	14,74 h	5,24	4−	K/β+ = 100
86m1Y	48 min	0,218 (IT), 5,458 (K/β+)	(8+)	IT = 99,31, K/β+ = 0,69
87Y	79,8 h	1,862	1/2−	K/β+ = 100
87m1Y	13,37 h	0,381 (IT), 2,243 (K/β+)	9/2+	IT = 98,43, K/β+ = 1,57
88Y	106,65 d	3,623	4−	K/β+ = 100
88m1Y	13,9 ms		(8) +	IT = 100
89Y	stabil		1/2−		100
89m1Y	16,06 s	0,909	9/2+	IT = 100
90Y	64,00 h	2,282	2−	β− = 100
90m1Y	3,19 h	0,682 (IT), 2,964 (β−)	7+	IT = 99,9982, β− = 0,0018
91Y	58,51 d		1/2−	β− = 100
91m1Y	49,71 min		9/2+	IT = 100, β− < 1,5
92Y	3,54 h	3,639	2−	β− = 100
93Y	10,18 h	2,893	1/2−	β− = 100
93m1Y	0,82 s	0,759	7/2+	IT = 100
94Y	18,7 min	4,919	2−	β− = 100
95Y	10,3 min	4,420	1/2−	β− = 100
96Y	5,34 s	7,087	0−	β− = 100
96m1Y	9,6 s	7,087	(8+)	β− ≈ 100
97Y	3,75 s	6,688 (β−), 1,108 (β−n)	(1/2−)	β− = 100, β−n = 0,055
97m1Y	1,17 s	7,356 (β−), 0,668 (IT), 1,776 (β−n)	9/2+	β−>99,3, IT<0,7, β−n<0,08
97m2Y	142 ms	3,523 (IT), 10,211 (β−)	27/2−	IT>80, β−<20
98Y	0,584 s	8,830 (β−), 2,443 (β−n)	0−	β− = 100, β−n = 0,33
98m1Y	2 s	8,830 (β−), 0,0 (IT), 2,443 (β−n)	4, 5	β− = 90, IT<20, β− = 3,4
99Y	1,470 s	7,567 (β−), 2,990 (β−n)	5/2+	β− = 100, β−n = 1,9
100Y	0,735 s	9,31 (β−), 2,40 (β−n)	1−,2−	β− = 100, β−n = 0,92
100m1Y	0,94 s	9,31 (β−)	3, 4, 5	β− = 100
101Y	0,45 s	8,55 (β−), 3,62 (β−n)	5/2+	β− = 100, β−n = 1,94
102Y	0,36 s	9,85 (β−)	low	β− = 100
102m1Y	0,3 s	9,85 (β−)	high	β− = 100
103Y	0,23 s	9,6 (β−), 4,9 (β−n)	5/2+	β− = 100, β−n = 8
104Y		11,8 (β−)		β− = 100

Կիրառություն

Իտրիումը համարվում է մի մետաղ, որը օժտված է յուրահատուկ հատկություններով, որոնք էլ պատճառ են հանդիսանում նրա լայն կիրառությանը։ Չլեգիրացված մաքուր իտրիումի առաձգականության ուժը 300 ՄՊա է։ Այս մետաղը և իր խառնուրդները մեծ կիրառություն ունեն ավիացիոն բնագավառում, ատոմային տեխնիկայում, մեքենաշինության մեջ։

Շատ կարևոր հանգամանք է այն, որ իտիումը և նրա որոշ խառնուրդներ չեն փոխազդում հալված ուրանի և պլուտոնիումի հետ։ Դա թույլ է տալիս օգտագործել նրանց միջուկային հրթիռային շարժիչներում։ Իտրիումի քրոմիտը բարձր ջերմաստիճանային դիմադողականություն ունեցող մարտկոցների լավագույն մատերիալն է, որը հնարավորություն է տալիս շահագործել օքսիդային միջավայրում։

Իտրիումի օքսիդը չափազանց հրակայուն է, կարծրանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ (900-1000 °C)։ Իտրիումի օքսիդը մեծ դեր է խաղում ուրանի ձուլման ժամանակ։ Իտիում կարևոր միացություններից մեկը համարվում է նրա տելուրիդը, ունի քիչ խտություն, հալման բարձր ջերմաստիճան, և կարծրություն։

Իտրիումի բերիլիդը համարվում է լավագույն աէրոտիեզերկան տեխնիկայի մատերիալներից մեկը, և հալվելով 1920 °C –ում, սկսվում է օքսիդանալ 1670 °C –ում։ Այս նյութի տեսակարար ուժը բավականին բարձր է, ոը թույլ է տալիս պատրաստել ֆանտաստիկ ամրությամբ և կարծրությամբ մատերիալներ։

Ալյումինի և իտրիումի համաձուլվածը 7,5 %-ով բարձրացնում է նրանից պատրաստված մալուխների էլեկտրոհաղորդականությունը։ Իտրիումը օժտված է մեծ ամրությամբ և հալման բարձր ջերմաստիճանով, այդ պատճառով զգալի մրցակցության մեջ է մտնում տիտանի հետ, նրա կիրառման ցանկացած բնագավառում։ Իտրիումի տետրաբորիդը կիրառություն է գտել ատոմային ռեակտորների վերահսկման բնագավառում (ջրածնի և հելիում գազի շատ թույլ արտանետումներով է պայմանավորված)։

Իտրիումի օրթոնիտրատը սինթեզվում և օգտագործվում է ռենտգենային բնագավառում ծածկույթների պատրաստման համար։

Իտրիումի գներ

Մաքուր իտրիումի 99-99,9 % միջինում 1 կգ կազմում է 115-185 ԱՄՆ դոլլար։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Գրականություն

• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite journal
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite web

Արտաքին հղումներ

• Իտրիումը Webelements-ում
• Իտրիումը քիմիական տարրերի հայտնտի գրադարանում